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基于轻量二阶段检测模型的自然环境多类蔬菜幼苗识别

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农业机械学报 2021年第10期52卷 282-290页

作者：孟庆宽张漫叶剑华都泽鑫宋名果张志鹏天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院天津300222 天津市信息传感与智能控制重点实验室天津300222 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083

为实现自然环境下蔬菜幼苗精准快速识别,本文以豆角、花菜、白菜、茄子、辣椒、黄瓜等形态差异大、具有代表性的蔬菜幼苗为研究对象,提出一种基于轻量化二阶段检测模型的多类蔬菜幼苗检测方法。模型采用混合深度分离卷积作为前置基础网... 详细信息

为实现自然环境下蔬菜幼苗精准快速识别,本文以豆角、花菜、白菜、茄子、辣椒、黄瓜等形态差异大、具有代表性的蔬菜幼苗为研究对象,提出一种基于轻量化二阶段检测模型的多类蔬菜幼苗检测方法。模型采用混合深度分离卷积作为前置基础网络对输入图像进行运算,以提高图像特征提取速度与效率;在此基础上,引入特征金字塔网络(Feature pyramid networks,FPN)单元融合特征提取网络不同层级特征信息,用于增强深度学习检测模型对多尺度目标的检测精度;然后,通过压缩检测头网络通道维数和全连接层数量,降低模型参数规模与计算复杂度;最后,将距离交并比(DistanceIoU,DIoU)损失作为目标边框回归损失函数,使预测框位置回归更加准确。试验结果表明,本文提出的深度学习推理模型对多类蔬菜幼苗的平均精度均值为97.47%,识别速度为19.07 f/s,模型占用存储空间为60 MB,对小目标作物以及叶片遮挡作物的平均精度均值达到88.55%,相比于Faster RCNN、RFCN模型具有良好的泛化性能和鲁棒性,可以为蔬菜田间农业智能装备精准作业所涉及的蔬菜幼苗检测识别问题提供新方案。

关键词：蔬菜幼苗深度学习作物识别轻量卷积二阶段检测模型

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蔬菜幼苗叶面积快速测定方法筛选与优化

中国蔬菜 2018年第8期 64-69页

作者：潘铜华王云龙杨俊伟习林杰丁娟娟张静邹志荣西北农林科技大学园艺学院农业部西北设施园艺工程重点实验室陕西杨凌712100

为得到一种快速且准确测定蔬菜幼苗叶面积的方法,以番茄幼苗为试材,以方格法为对照,研究扫描分析法、叶面积仪法、打孔称重法测定叶面积的准确性、精确性与测定速度,然后采用黄瓜、辣椒叶片及纸片的面积对测定结果进行验证,最后基于不... 详细信息

为得到一种快速且准确测定蔬菜幼苗叶面积的方法,以番茄幼苗为试材,以方格法为对照,研究扫描分析法、叶面积仪法、打孔称重法测定叶面积的准确性、精确性与测定速度,然后采用黄瓜、辣椒叶片及纸片的面积对测定结果进行验证,最后基于不同扫描分辨率对筛选出的方法进行优化。结果表明,相比叶面积仪法和打孔称重法,扫描分析法测定结果更接近真实值,且精度更高,用时更短。扫描分析法不同分辨率下测定结果无显著差异,且扫描分辨率越低所需测定时间越短。扫描分辨率50 dpi下的扫描分析法可作为一种快速准确测定蔬菜幼苗叶面积的方法。

关键词：蔬菜幼苗叶面积扫描分析法准确性精确性筛选优化

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蔬菜幼苗根系发育及钙调节作用

蔬菜幼苗根系发育及钙调节作用

作者：孙娇娇中国农业科学院

学位级别：硕士

根系是吸收养分与水分的重要器官,健壮的根系是壮苗的重要组成和标志。在育苗过程中,影响根系发育的因素有很多,其中基质中矿质养分尤为重要。为了解蔬菜幼苗根系生长发育规律及钙的调节作用,本研究首先优化了蔬菜育苗基质矿质养分浸提... 详细信息

根系是吸收养分与水分的重要器官,健壮的根系是壮苗的重要组成和标志。在育苗过程中,影响根系发育的因素有很多,其中基质中矿质养分尤为重要。为了解蔬菜幼苗根系生长发育规律及钙的调节作用,本研究首先优化了蔬菜育苗基质矿质养分浸提方法,以黄瓜、西瓜、茄子、辣椒、结球甘蓝及花椰菜为试材,研究了蔬菜幼苗的根系生长发育规律并界定了根系生长发育的关键时期。最后在黄瓜幼苗根系发育的关键时期施加外源钙,明确钙对黄瓜幼苗根系发育的调节作用,主要结果如下:1.以固液比(1:5、1:10、1:20)、浸提温度(25℃、50℃)、振荡时间(2、5、10 h)三个因素进行试验设计,共18个处理,测定蔬菜育苗基质13种矿质养分含量。结果发现:NO-N、K浸提含量最高的处理为固液比1:20、浸提温度50℃、振荡时间5 h,NH-N、P、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、Na、Cl浸提含量最高的处理为固液比1:20、浸提温度50℃、振荡时间10 h。随后采用优劣距离法,筛选出综合浸提含量最优的处理组合,为固液比1:20、浸提温度50℃、振荡时间10 h。2.对6种蔬菜根系生长发育规律进行观测,发现不同类型蔬菜根系生长发育指标存在极显著差异(P蔬菜幼苗根系生长速率与总生长量显著大于茄果类、甘蓝类蔬菜,根冠比依次是茄果类蔬菜>瓜类蔬菜>甘蓝类蔬菜;同一类型不同蔬菜种类之间根系发育也表现出显著差异(P幼苗主根长、总根长、一级侧根数、根表面积均显著高于黄瓜,辣椒幼苗除根冠比、根系干质量外其余各项指标均显著高于茄子幼苗,花椰菜幼苗除平均直径、总根长之外的其余根系指标均显著高于结球甘蓝;对于黄瓜与西瓜幼苗,出苗后1天是根系发育的关键时期;对于茄子与辣椒幼苗,出苗后13天是根系发育的关键时期;对于结球甘蓝与花椰菜幼苗,出苗后1天是根系发育的关键时期。3.以氯化钙为钙源,研究了外源钙(0、1.25、2.5、5、10 mmol/L)对黄瓜幼苗根系发育的调节作用。结果表明:主根长随着钙浓度提高而增加;总根长、一级侧根数、根体积、根表面积、根系活力、根系干质量在0 mmol/L钙浓度范围内随外源钙浓度提高而增加,大于5 mmol/L钙浓度则表现为抑制。钙和IBA复合施用比钙和IBA单一施用更能促进总根长、一级侧根数、根体积、根表面积的增加;钙和NPA复合施用相对于钙单一施用,总根长、一级侧根数、根体积、根表面积受到抑制,相对于NPA单一施用根系各指标没有差异。以上说明,钙可能通过生长素调节黄瓜幼苗根系发育。

关键词：矿质养分浸提方法蔬菜幼苗根系发育钙

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汞对蔬菜幼苗生长及氧化酶同工酶的影响

环境科学学报 1991年第3期11卷 370-375页

作者：祁忠占宋玖雪刘桂琴彭永康张宏南开大学生物系天津师范大学生物系

汞是城市污水中的一种主要有毒物,郊区农民常用这种污水灌溉农作物,造成减产。含汞工业污水对水稻、小麦种子萌发、幼苗及胚根生长的毒性影响及体内某些酶的变化已有一些报道,但对蔬菜幼苗期形态变化与体内某些酶变化的关系则很少有人... 详细信息

汞是城市污水中的一种主要有毒物,郊区农民常用这种污水灌溉农作物,造成减产。含汞工业污水对水稻、小麦种子萌发、幼苗及胚根生长的毒性影响及体内某些酶的变化已有一些报道,但对蔬菜幼苗期形态变化与体内某些酶变化的关系则很少有人探讨。我们用不同浓度汞溶液处理番茄等6种作物种子,探讨其对幼苗生长的影响及体内氧化酶同工酶变化的关系,为生产上早期检测作物受汞害的程度、选择抗汞害的作物品种提供依据。

关键词：汞蔬菜幼苗氧化酶同工酶影响

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不同种类蔬菜幼苗对多环芳烃胁迫的响应

不同种类蔬菜幼苗对多环芳烃胁迫的响应

作者：唐璇广西大学

学位级别：硕士

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类具有致突变、致癌和致畸作用的持久性有机污染物(Persistent organic pollutants,POPs),广泛分布于大气、土壤、水体中。自然界的多环芳烃能够通过简单的物理迁移、复杂的生化反... 详细信息

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类具有致突变、致癌和致畸作用的持久性有机污染物(Persistent organic pollutants,POPs),广泛分布于大气、土壤、水体中。自然界的多环芳烃能够通过简单的物理迁移、复杂的生化反应,在自然界中不断变化,并广泛分布于大气、土壤、水体及生物体中。本试验选取各地广泛种植的有代表性的叶菜(菜心)、果菜(黄瓜)、根菜(萝卜)为研究对象,分别以0.3、0.6、0.9 mg·L-1等不同浓度的16种多环芳烃对黄瓜、菜心、萝卜幼苗进行胁迫培养,以不加多环芳烃处理的幼苗为对照,研究多环芳烃对蔬菜幼苗生长和生理生化指标的影响,旨在为进一步探索不同种类蔬菜吸收及富集多环芳烃的特性提供理论依据。试验结果表明:1.多环芳烃处理对蔬菜幼苗生长指标的影响。对照的黄瓜幼苗叶宽、鲜重和干重显著高于各处理,但各处理浓度之间无显著差异。黄瓜幼苗的叶宽与鲜重在0.3 mg·L-1PAHs浓度处理下值最小,随着处理浓度的增高呈现上升的趋势;干重随着浓度的增加逐渐减小。菜心与萝卜幼苗的叶宽和干重均无显著性差异。菜心和萝卜幼苗在0.9 mg·L-1 PAHs浓度处理下鲜重最小,但菜心在对照时鲜重最大,而萝卜在0.6mg·L-1PAHs处理下鲜重最大。2.供试各蔬菜幼苗的叶绿素含量、丙二醛含量、维生素C含量和抗械化系统酶活性变化趋势不同。黄瓜幼苗的CAT活性、菜心幼苗的维生素C含量和POD活性以及萝卜幼苗的叶绿素b含量、SOD和CAT活性在0.3 mg·L-1PAHs处理时值最小。处理浓度为0.6mg·L-1时,黄瓜幼苗的POD活性和萝卜幼苗的MDA含量值最小。黄瓜幼苗的SOD活性和萝卜幼苗的POD活性在0.9 mg·L-1 PAHs处理下值最小。不同浓度的PAHs处理对黄瓜和菜心叶片叶绿素的合成和光合作用以及黄瓜和萝卜幼苗的维生素C含量均有促进作用。随着PAHs处理浓度的升高,黄瓜和菜心幼苗的MDA含量呈上升趋势,在0.9mg·L-1 PAHs处理下值最大。3.供试各蔬菜蔬菜幼苗对于PAHs的吸收存在着一些相似性与差异性。在0.36mg·L-1和0.9mg·L-1PAHs处理下,黄瓜、菜心、萝卜三种蔬菜幼苗对高环PAHs的吸收都显著高于对照,分别高出 19.79%、51.48%、61.90%和 21.78%、86.89%、81.78%。黄瓜和萝卜幼苗的∑PAHs含量随着处理浓度的升高而增加,在0.6mg·L-1和0.9mg·L-1 PAHs处理下,菜心幼苗的∑PAHs含量与对照有显著性差异。在0.3、0.6和0.9 mg·L-1三种PAHs浓度处理下,黄瓜、菜心、萝卜三种蔬菜幼苗∑PAHs的量表现为:菜心>萝卜>黄瓜。

关键词：多环芳烃蔬菜幼苗生长生理生化

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邻苯二甲酸酯对蔬菜幼苗的影响

农业环境保护 1994年第4期13卷 162-166页

作者：蔡玉祺汤国才王珊龄钱晓晴封克国家环保局南京环境科学研究所江苏农学院

本文研究了塑料增塑剂ＤＢＰ、ＤＥＨＰ对西红柿、辣淑、四季豆、黄瓜、萝卜、西葫芦、豌豆、小青菜、大白菜、花菜等十种蔬菜幼苗的毒害作用，认为ＤＢＰ对叶片的０漂白作用比ＤＥＨＰ大。不同蔬菜对ＤＢＰ敏感顺序为：瓜类＞白菜类＞... 详细信息

本文研究了塑料增塑剂ＤＢＰ、ＤＥＨＰ对西红柿、辣淑、四季豆、黄瓜、萝卜、西葫芦、豌豆、小青菜、大白菜、花菜等十种蔬菜幼苗的毒害作用，认为ＤＢＰ对叶片的０漂白作用比ＤＥＨＰ大。不同蔬菜对ＤＢＰ敏感顺序为：瓜类＞白菜类＞绿叶菜类＞棍菜类＞前果类及豆类。ＤＥＨＰ浓度为２０００ｍｇ／Ｌ以上对西葫芦、黄瓜和花菜有影响，对其它蔬菜无明显影响。

关键词：环境污染 DBP DEHP 蔬菜幼苗叶片褪绿敏感性

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Zn胁迫下几种蔬菜幼苗的生理生化反应

浙江农业学报 2011年第1期23卷 94-96页

作者：陈莉运城学院生命科学系山西运城044000

以油菜、生菜、茼蒿3种蔬菜为供试材料,研究不同浓度ZnSO4(0,500,1 000,2 000,4 000μmol.L-1)对蔬菜幼苗生理活性的影响,初步探讨Zn对蔬菜幼苗的毒害机理。胁迫5 d后取样,测其POD,SOD活性以及MDA和Vc含量。结果表明:随Zn浓度的升高,油... 详细信息

以油菜、生菜、茼蒿3种蔬菜为供试材料,研究不同浓度ZnSO4(0,500,1 000,2 000,4 000μmol.L-1)对蔬菜幼苗生理活性的影响,初步探讨Zn对蔬菜幼苗的毒害机理。胁迫5 d后取样,测其POD,SOD活性以及MDA和Vc含量。结果表明:随Zn浓度的升高,油菜幼苗的SOD活性上升,生菜相反,茼蒿先降后升;POD活性均先降后升;MDA含量先升后降再升,且Zn浓度为5 00μmol.L-1时含量最高;油菜Vc含量一直下降,生菜先升后降,茼蒿先降后升。

关键词：蔬菜幼苗 Zn 生理生化

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六种蔬菜幼苗的盐适应性试验初报

作物杂志 2013年第5期 130-132页

作者：郭金耀杨晓玲淮海工学院海洋学院江苏连云港222005

为了科学利用沿海滩涂等盐渍土壤资源,研究了6种蔬菜幼苗对不同海水盐度的适应性。结果表明,在盐度为0.50%时,6种蔬菜幼苗的存活率均在60%以上,且辣椒、萝卜、西红柿幼苗的根系活力与叶绿素含量均高于对照;当盐度升至1.00%时,辣椒、萝... 详细信息

为了科学利用沿海滩涂等盐渍土壤资源,研究了6种蔬菜幼苗对不同海水盐度的适应性。结果表明,在盐度为0.50%时,6种蔬菜幼苗的存活率均在60%以上,且辣椒、萝卜、西红柿幼苗的根系活力与叶绿素含量均高于对照;当盐度升至1.00%时,辣椒、萝卜、西红柿、南瓜、黄瓜和青菜幼苗的存活率分别为91.7%、50.0%、50.0%、33.3%、16.7%和0.0%。说明辣椒的盐适应性较强,萝卜和西红柿中等,南瓜较差,黄瓜和青菜最差。0.50%的盐度更有利于辣椒、萝卜和西红柿幼苗的代谢与生长,这与幼苗体内脯氨酸积累较多有关。

关键词：蔬菜幼苗耐盐性存活率根系活力脯氨酸

生物降解地膜对3种蔬菜幼苗生长及镉吸收的影响

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生物降解地膜对3种蔬菜幼苗生长及镉吸收的影响

作者： Soufiane Mohamed 西南大学

学位级别：硕士

生物降解地膜(BDMs)被认为是减轻聚乙烯地膜污染的一种有效方法。BDM由不同的聚合物组成,在土壤中可被原位降解进入农业土壤。土壤中的这些降解物具有较大的表面积,可能会吸附土壤中的其他污染物,对农业生态系统中污染物的环境行为可能... 详细信息

生物降解地膜(BDMs)被认为是减轻聚乙烯地膜污染的一种有效方法。BDM由不同的聚合物组成,在土壤中可被原位降解进入农业土壤。土壤中的这些降解物具有较大的表面积,可能会吸附土壤中的其他污染物,对农业生态系统中污染物的环境行为可能产生影响。本研究以重庆某镉污染土壤为材料,采用盆栽试验,研究了常规PE膜及来自3家(BS、HB和SH)企业的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(Poly Butylene Adipate-co-terephthalate,PBAT)/聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)型生物降解地膜碎片对3种蔬菜莴笋(Lactuca sativa L.)、飘儿白(Brassica campestris L.)和小白菜(Brassica chinensis L.)种植下土壤理化性质与镉的有效性、幼苗生长和吸收镉的影响。研究结果表明:(1)地膜碎片对土壤p H的影响因植物和地膜的类型不同而异。添加PE碎片降低3种蔬菜土壤的p H,所有的BDMs碎片处理降低小白菜土壤p H,SH可提高莴笋和飘儿白土壤p H值,BS用量高时可提高莴笋土壤p H,但对飘儿白土壤p H影响不显著。相反,HB对莴笋土壤p H影响不显著,却提高飘儿白土壤p H。同种植物及地膜下,两个地膜添加量间土壤p H无明显变化规律。(2)植物类型对土壤有机质(SOM)的影响较地膜类型更明显。添加BDMs后SOM含量的变化与土壤中生长的植物类型有关。PE对莴笋和小白菜土壤SOM影响不显著,但可提高飘儿白土壤SOM,BS莴笋和小白菜土壤SOM,但降低飘儿白SOM。HB和SH对3种蔬菜生长的土壤SOM含量影响不显著。(3)添加PE和BS碎片显著提高小白菜土壤有效镉含量,对莴笋和飘儿白土壤有效镉含量的影响不显著,添加HB和SH使所有土壤有效镉含量降低。(4)BDMs和PE碎片对3种蔬菜的株高影响不显著,但BDMs可提高小白菜和莴笋的SPAD值,对小白菜SPAD值的影响不显著。(5)PE低用量对莴笋和小白菜生长的影响不显著,但高用量抑制这两种蔬菜的生长,对飘儿白的生长均有抑制作用.BDMs在使用量为10g/kg时促进莴笋和小白菜的生长,但除SH外均抑制飘儿白的生长。(6)添加BS和HB抑制莴笋和小白菜根和地上部镉的累积及飘儿白地上部镉累积。SH可提高飘儿白和莴笋地上部镉含量,但降低小白菜根和3种蔬菜地上部镉含量。PE碎片在用量为10 g/kg提高3种蔬菜根和地上部镉含量。上述结果表明,当用量为10g/kg时,BDMs不会导致蔬菜生物量下降但可降低蔬菜镉的累积,其原因有待进一步研究。也需要进一步试验评估BDMs对农业生态系统健康影响的长期效应。

关键词：生物降解地膜蔬菜幼苗生长土壤理化性质土壤有效镉